Способ измерения толщины контактного слоя при ультразвуковой дефектоскопии



Способ измерения толщины контактного слоя при ультразвуковой дефектоскопии
Способ измерения толщины контактного слоя при ультразвуковой дефектоскопии

Владельцы патента RU 2556336:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институ мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта" (RU)

Использование: для измерения толщины контактного слоя при ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что излучают пучок ультразвуковых колебаний в призму пьезопреобразователя, принимают отраженные от контактной поверхности объекта контроля продольные колебания дополнительной пьезопластиной, характеризующийся тем, что измеряют временное смещение отраженных колебаний и по его величине судят о толщине слоя. Технический результат: обеспечение возможности измерения толщины контактного слоя при ультразвуковой дефектоскопии с целью повышения достоверности ультразвукового контроля различных изделий. 2 ил.

 

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля и может быть использовано для повышения достоверности ультразвукового контроля различных изделий.

Акустический контакт между пьезоэлектрическим преобразователем и объектом контроля обеспечивают с помощью тонкого слоя контактной жидкости. В процессе перемещения пьезоэлектрических преобразователей по контролируемому изделию, особенно при значительных скоростях сканирования (например, при контроле рельсов вагоном-дефектоскопом), может возникать отрыв пьезоэлектрического преобразователя от поверхности контролируемого изделия за счет изменения толщины слоя контактной жидкости между рабочей поверхностью пьезоэлектрического преобразователя и контролируемым изделием.

Для слежения за качеством акустического контакта в процессе сканирования используют различные способы, основанные на анализе донных сигналов, сигналов от конструктивных элементов пьезоэлектрических преобразователей, низкочастотных колебаний, излучаемых дополнительным устройством (авт. свид. №574668, бюл. изобр. №36, 1977 г.), а также учет величины среднего уровня структурных помех (авт. свид. №1753405, бюл. изобр. №28, 1992 г.).

Известен способ контроля качества акустического контакта при ультразвуковой дефектоскопии, в котором используют две пьезоэлектрические пластины - основную и дополнительную. Ультразвуковые колебания, излученные основной пластиной преобразователя, зеркально отраженные от рабочей поверхности призмы наклонного преобразователя, принимают дополнительной пластиной. При этом о качестве акустического контакта судят по значению фазы принятых колебаний (пат. RU 2141653).

Ни в одном из приведенных выше способов не рассмотрен вопрос об измерении толщины контактного слоя жидкости, который, в свою очередь, влияет как на точность измерения координат дефектов [1], так и на чувствительность контроля [1], [2].

Из литературы [1] известно о расчетах временной задержки ультразвуковых волн в контактном слое жидкости, а также об экспериментальном исследовании по измерению времени задержки в контактных слоях, при проведении которого на образец из стали с предварительно отполированной поверхностью устанавливали два одинаковых преобразователя с углом падения 24°. Временную задержку в слое определяли разностью измеренных величин, полученных в результате установки одного из преобразователей на образец, с прокладками известной толщины и без них, обеспечивая при этом неподвижность второго преобразователя. Основным недостатком данного способа измерения является невозможность его применения при перемещении преобразователей относительно объекта контроля непосредственно в процессе проведения ультразвуковой дефектоскопии.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка способа, позволяющего повысить достоверность ультразвукового контроля различных изделий.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе, как и в известном [1], излучают в призму наклонного ультразвукового преобразователя пучок ультразвуковых колебаний. Но, в отличие от известного способа [1], в котором используют два статично расположенных преобразователя и регистрируют прошедшие колебания, в предлагаемом способе при помощи дополнительной пластины на призме пьезоэлектрического преобразователя регистрируют отраженные от контактной поверхности контролируемого изделия колебания. Таким образом, предложенный способ возможно применять при перемещении преобразователя относительно объекта контроля в процессе ультразвуковой дефектоскопии.

На фиг. 1 и фиг. 2 (увеличено) представлена схема реализации предлагаемого способа. Данный способ основан на измерении временного смещения сигнала, прямо пропорционально зависящему от толщины контактного слоя 1 жидкости между рабочей поверхностью 2 призмы 3 пьезоэлектрического преобразователя и поверхностью 4 контролируемого изделия. С помощью основной пьезопластины 5, установленной на призме 3 пьезопреобразователя под углом β к рабочей поверхности 2 и возбуждаемой дефектоскопом (на фиг. 1 и фиг. 2 не показан), излучают пучок импульсных ультразвуковых колебаний, которые через слой 1 контактной жидкости проникают в контролируемое изделие, а часть колебаний, отраженных от поверхности 4 изделия, регистрируют с помощью дополнительной пластины 6.

В зависимости от изменения толщины контактного слоя 1 между рабочей поверхностью 2 преобразователя и поверхностью 4 контролируемого изделия, временное смещение сигналов, принятых дополнительной пластиной 6, будет различным, прямо пропорционально зависящим от толщины контактного слоя 1 между рабочей поверхностью 2 призмы 3 преобразователя и поверхностью 4 контролируемого изделия.

В случае пренебрежимо малой толщины Н слоя 1 контактной жидкости временное смещение Δt сигнала также пренебрежимо мало. Данное смещение определяют и проводят относительно него последующие измерения временного смещения. Временное смещение сигнала возникает за счет прохождения волной расстояния АВ от контактной поверхности 2 призмы 3 до поверхности 4 контролируемого изделия и обратно BD под соответствующим углом α за вычетом сокращения прохождения волной расстояния DC в призме 2 пьезопреобразователя.

где: Н - толщина слоя контактирующей жидкости;

Δt - временное смещение;

С1 - скорость распространения волны в контактной жидкости;

С2 - скорость распространения продольной волны в призме преобразователя;

β - угол призмы;

α - угол ввода в контактную жидкость.

Исходя из этого определяют толщину контактного слоя:

Так, например, для призмы из оргстекла (С2=2,67 мм/мкс) с углом β=40° и воды в качестве контактной жидкости (C1=1,59 мм/мкс) при смещении сигнала на 0,2 мкс толщина контактного слоя составит 0,18 мм.

С учетом известного влияния толщины слоя контактной жидкости на чувствительность ультразвукового контроля и на точность измерения координат отражателей возможно внесение соответствующей поправки в результаты измерений при проведении ультразвукового контроля, что будет способствовать повышению достоверности результатов контроля.

Список литературы

1. Вайншток И.И., Лернер B.C. Влияние задержки в контактных слоях на точность измерения времени распространения ультразвука. Журнал Дефектоскопия, 1982, №11, с.68-72.

2. Могильнер Л.Ю., Сахранов А.В., Урман Н.С. Прохождение ограниченного ультразвукового пучка через плоский слой контактирующей жидкости при наклонном падении и импульсном режиме излучения. Журнал Дефектоскопия, 1986, №1, с.70-80.

Способ измерения толщины контактного слоя жидкости при ультразвуковой дефектоскопии, заключающийся в том, что излучают пучок ультразвуковых колебаний в призму пьезопреобразователя, принимают отраженные от контактной поверхности объекта контроля продольные колебания дополнительной пьезопластиной, характеризующийся тем, что измеряют временное смещение отраженных колебаний и по его величине судят о толщине слоя.



 

Похожие патенты:

Использование: для определения длины патрубка, выступающего внутрь трубы тройникового соединения, посредством эхо-сигнала. Сущность изобретения заключается в том, что создают в стенке патрубка возмущающее воздействие с помощью излучателя ультразвуковых колебаний, установленного на наружной поверхности патрубка, и измеряют величину параметра входного сигнала путем снятия величины амплитуды и определяют на линии А-развертки местоположение отраженного ультразвукового импульса с жидкокристаллического экрана ультразвукового дефектоскопа, при этом дополнительно получают длину пути отраженного эхо-сигнала от торца патрубка до места установки излучателя путем перемещения излучателя ультразвуковых колебаний вдоль патрубка по наружной стенке для получения максимального эхо-сигнала с последующим расчетом длины выступающей части патрубка по соответствующей формуле.

Использование: для ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе обследования трубопровода устройство ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением с использованием пьезоэлектрических преобразователей регистрирует отраженные сигналы от внутренней или внешней поверхностей стенки трубопровода, превышающие программно задаваемый порог, при этом выбираются отраженные сигналы по максимальному значению амплитуды, привязанной ко времени прихода от излученного импульса, далее из полученных сигналов выбирают не менее четырех сигналов по максимальным значениям амплитуд и регистрируют как значения времени от излученного импульса, так и амплитуды, при этом определяют границы начала изменения толщины стенки так называемой «зоны неопределенности границы дефекта» и в зависимости от структуры сигнала в «зоне неопределенности» вычисляют величину коррекции и далее корректируют сигналы отступа и толщины стенки трубопровода.

Использование: для автоматизированного ультразвукового контроля крупногабаритных изделий, имеющих форму тел вращения. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют настройку чувствительности дефектоскопической аппаратуры в ручном режиме, ее проверку в автоматическом режиме, размещение на предметном столе установки контролируемого изделия, центрирование его, установку ультразвукового преобразователя на поверхности изделия в зоне начала контроля, включение автоматического режима контроля, сканирование преобразователем поверхности изделия по спирали, ввод - прием акустических колебаний контактно-щелевым методом с применением преобразователей с локальной ванной в изделие и в эталоны при настройке на них и проверке чувствительности аппаратуры, а также фиксирование наличия или отсутствия дефектов, при этом для контроля куполообразных изделий со сферическими поверхностями, преобразователь перемещают по дугообразной траектории, сканируют преобразователем поверхность изделия по выпуклой спирали Архимеда, и при обнаружении дефектов считывают их угловые координаты в двух взаимно-перпендикулярных направлениях.

Использование: для динамической калибровки ультразвукового дефектоскопа. Сущность изобретения заключается в том, что проводят динамическую калибровку УЗ дефектоскопа, содержащего рядный блок электроакустических преобразователей, первый из которых является генератором УЗ излучения, а последующий преобразователь или преобразователи являются приемниками УЗ излучения, при этом пороговый уровень срабатывания дефектоскопа задают исходя из текущего значения амплитуды опорного сигнала, излучаемого зеркально по отношению к основному зондирующему сигналу и представляющего собой остаточное УЗ излучение генератора в текущем такте или принудительное УЗ излучение генератора в дополнительном такте.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ возбуждения акустических колебаний электромагнитно-акустическим (ЭМА) методом с использованием явления ЭМА-резонанса и может применяться при неразрушающем контроле, в частности, слабопроводящих материалов.

Использование: для ультразвукового обнаружения микротрещин на рабочей выкружке головки рельса. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности катания рельса устанавливают два электроакустических преобразователя, направленные на противоположные внутренние поверхности головки рельса, зондируют головку рельса, для чего, перемещая электроакустические преобразователи вдоль рельса, излучают зондирующие и принимают отраженные ультразвуковые сигналы, которые анализируют в выбранном временном окне, и делают заключение о наличии и степени развития дефекта, при этом положение и направление излучения электроакустических преобразователей выбирают так, чтобы их ультразвуковые зондирующие сигналы после отражения от внутренних поверхностей головки рельса были направлены соответственно на рабочую и нерабочую выкружки головки рельса, временное окно приема сигналов от микротрещин на рабочей выкружке головки рельса выбирают в окрестности ожидаемого времени приема сигналов, отраженных от выкружек головки рельса, в котором увеличивают чувствительность приема электроакустических преобразователей до уровня начала приема структурных шумов металла рельса, анализ отраженных ультразвуковых сигналов и заключение о наличии и степени развития микротрещин производят на основе сравнения отраженных сигналов, принятых электроакустическими преобразователями от рабочей и нерабочей выкружек.

Использование: для лазерно-ультразвукового контроля качества паяных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что генерируют с помощью импульсного лазера оптические импульсы, преобразуют их в акустический сигнал - последовательность ультразвуковых импульсов, образующих зондирующий ультразвуковой луч, облучают этим лучом исследуемый объект, принимают пьезоприемником отраженные от исследуемого объекта сигналы, анализируют их и по результатам анализа судят о внутренних дефектах объекта, при этом указанный акустический сигнал формируют в виде апериодической последовательности ультразвуковых импульсов длительностью от 5 до 20 нс с образованием зондирующего ультразвукового луча с диаметром в пределах от 0,6 до 1,0 мм.

Использование: для неразрушающих методов контроля внутренних структур объектов. Сущность изобретения заключается в том, что лазерный ультразвуковой дефектоскоп содержит импульсный лазер, соединенный через оптоволокно с оптико-акустическим преобразователем, выполненным в виде единого блока, расположенного на исследуемом объекте, и содержащим пластину оптико-акустического генератора, а также пьезоприемник, соединенный через усилитель с аналого-цифровым преобразователем, подключенным к компьютеру, при этом оптико-акустический генератор и пьезоприемник пространственно разнесены и размещаются на наклонных звукопроводах, контактирующих с исследуемым материалом, а лазер, аналого-цифровой преобразователь и блок питания размещены в отдельном корпусе.

Использование: для измерения внутренних локальных механических напряжений в стальных конструкциях. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения внутренних локальных механических напряжений стальных конструкций, содержащее корпус, заполненный иммерсионной жидкостью, акустическое фокусирующее устройство в виде линз, взаимодействующее с ультразвуковым преобразователем, и блок приема информации с регистрирующими датчиками, при этом корпус выполнен в виде металлической емкости с расположенными в нем одинаковыми акустическими линзами, ко дну корпуса, с наружной стороны, закреплены приемные пьезопреобразователи, расположенные на фокальной плоскости линз, а в верхней части корпус снабжен стальной пробкой со сферической поверхностью, направленной к акустическим линзам, при этом с наружной стороны пробка имеет глухое отверстие, в котором расположен литиевый цилиндр, верхний конец которого взаимодействует с исследуемой конструкцией, а снаружи он окружен индукционной катушкой, закрепленной в кольце-каркасе, взаимодействующем с дополнительно установленной опорной перекладиной, которая соединена с нижней перекладиной, а блок приема информации снабжен импульсным генератором, двумя широкополосными усилителями, резистором, аналогово-цифровым преобразователем и персональным компьютером.

Изобретение относится к неразрушающему контролю магистральных трубопроводов. В диагностируемый магистральный нефтепровод помещают внутритрубный снаряд-одометр, снабженный источником изотропного акустического излучения, линейкой приемников гидрофонов и бортовым микрокомпьютером.

Использование: для автоматизированного ультразвукового контроля плоских изделий. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют сканирование плоских изделий ультразвуковым преобразователем в двух взаимно перпендикулярных направлениях: возвратно-поступательное поперек и дискретное прямолинейное вдоль контролируемого изделия. Сканирование толстостенного контролируемого изделия проводят несколькими ультразвуковыми преобразователями, установленными в едином акустическом блоке в один ряд на равном расстоянии друг от друга и снабженными индивидуальными прижимами к поверхности контролируемого изделия, обеспечивающими им три степени свободы при сканировании, при этом сканирование акустического блока вдоль контролируемого изделия осуществляют попеременно-чередующимися нечетными короткими и четными длинными шагами, после чего фактические продольные координаты выявленных дефектов определяют как сумму текущих координат первого преобразователя и расстояния между центрами первого преобразователя и преобразователя, которым обнаружен дефект. Технический результат: повышение достоверности контроля, исключение «мертвой зоны» контроля, перебраковки плоских изделий и пропуска дефектов. 2 ил.

Группа изобретений относится к текущему контролю вращающихся компонентов в центробежных насосах или в системах, их содержащих. Устройство контроля состоит из первого блока (1) и второго блока (9). Первый блок (1) постоянно соединен с контролируемым компонентом и содержит по меньшей мере один датчик (2) для регистрации свойств компонента, блок (4) оценки для анализа сигналов от датчиков, передающий блок (5) для передачи результата анализа в приемник, который расположен пространственно отдельно от контролируемого компонента, и источник для подачи энергии (6). Второй блок (9) содержит блок (10) приемника, средство (11) оценки переданного сигнала и средство (8) отображения и/или передачи (13) сведений о зарегистрированном свойстве компонента. Передачу результата анализа осуществляют акустическим способом с использованием звуковых волн. Группа изобретений направлена на осуществление текущего контроля. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

(57) Использование: для ультразвукового контроля. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют формирование первого и второго измерительных каналов, содержащих пары генератор-приемник электроакустических преобразователей и смещенных в пространстве по оси движения, при этом центры акустических осей всех преобразователей располагают по одной линии в ряд так, что смещение между центрами приемников равно смещению между центрами генераторов, получают разностный сигнал с выходов указанных каналов и сравнивают уровень данного сигнала с браковочным уровнем, а о присутствии дефекта судят по падению уровня разностного сигнала. Технический результат: повышение достоверности ультразвукового контроля. 2 н.п., 11 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ и устройство для обнаружения дефектов на поверхности ферромагнитных материалов и изделий. При реализации способа намагничивают объект контроля одно- или двухполярными импульсами магнитного поля, при этом дополнительно осуществляют акустическую задержку электрических сигналов, обусловленных взаимодействием магнитных импульсов с дефектом, причем минимальное значение этой задержки τмин≥То, где То - эффективная длительность импульса магнитного поля, приложенного к исследуемой области объекта контроля, и регистрируют электрические сигналы, обусловленные полями рассеяния дефектов. В качестве части звукопровода линии задержки используют сам объект контроля. В устройстве приемный элемент размещен на расстоянии R за пределами зоны взаимодействия источника импульсного магнитного поля с дефектом, минимальное значение которого Rmin=То×С, где То - длительность магнитного импульса, C - скорость ультразвуковой волны, возбужденной источником магнитного поля в объекте контроля при взаимодействии импульса магнитного поля с дефектом. При этом регистрирующее устройство настроено на частоту, как правило, вдвое превышающую основную частоту спектра импульса магнитного поля, подводимого к объекту контроля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу изготовления снабженной полым профилем конструктивной детали из волокнистого композиционного материала (варианты). Техническим результатом данного изобретения является исключение операции дополнительной обработки заготовки конструктивной детали для закрытия открытых концов полого профиля и исключение отрицательного действия заглушки на испытание без разрушения материала заготовки конструктивной детали посредством ультразвука. Технический результат достигается способом изготовления снабженной полым профилем конструктивной детали из волокнистого композитного материала. Способ включает следующие шаги: изготовление заготовки конструктивной детали из волокнистого композиционного материала, термическую обработку заготовки конструктивной детали, закрытие открытых концов полого профиля соответственно одной заглушкой, проверку термически обработанной заготовки конструктивной детали ультразвуком способом испытания без разрушения материала, механическую обработку заготовки конструктивной детали для получения готовой конструктивной детали и удаление заглушек. Причем соответствующая заглушка выполнена из пены с закрытыми порами или имеет их на своем наружном контуре. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для неразрушающего контроля дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что посылают зондирующий электромагнитный сигнал на преобразователь, возбуждающий в контролируемом образце поверхностные акустические волны, при этом на преобразователь периодически подается зондирующий электромагнитный импульс, в котором частота дискретно меняется по линейному закону, производится измерение частотной зависимости комплексного коэффициента отражения S11 этого преобразователя ПАВ и последующее Фурье- преобразование полученной частотной зависимости, по которому можно определить местоположение и величину дефекта по амплитуде и задержке отраженных от него ПАВ, причем длительность зондирующего электромагнитного импульса выбирается таким образом, что измерения на каждой частоте ведется некоторое время, за которое ПАВ проходит расстояние большее, чем удвоенное расстояние между преобразователем и дефектом, частота заполнения электромагнитного импульса формируется с помощью цифрового синтезатора частоты. Технический результат: обеспечение возможности измерения не только задержек, но и амплитуд отраженных ПАВ даже при наличии различных помех. 3 ил.

Устройство относится к средствам для дистанционного контроля высоковольтного электрооборудования, находящегося под напряжением, и может быть применено в электроэнергетике. Устройство работает по принципу обнаружения ультразвукового сигнала, содержащегося в спектре излучения высоковольтного разряда. Устройство контроля высоковольтного оборудования под напряжением содержит приемник сигналов частичных разрядов, в качестве которого используется ультразвуковой датчик, диаграмму направленности которого формирует приемный рупор, оптический визир, блок лазерной наводки, жидкокристаллический индикатор, блок автоматической регулировки чувствительности сигналов от частичных разрядов, блок обработки сигналов. Для достижения технического результата приемный рупор выполнен из пластика с волокнисто-пористой структурой, получаемой по 3Д технологии. Использование такого материала обеспечивает существенно более высокое значение отношения сигнал/шум и увеличивает возможную предельную дальность определения наличия частичных разрядов на высоковольтном оборудовании. 6 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего ультразвукового контроля изделий и используется при контроле качества продольных и кольцевых швов, а также контроле качества изделий. Устройство для ультразвукового контроля изделий содержит основание с закрепленной на нем стойкой, на которой установлена каретка с датчиком для проведения контроля. Каретка смонтирована на стойке с возможностью осевого перемещения посредством привода и фиксации в заданном положении, на основании с возможностью вращения посредством привода установлен стол, предназначенный для размещения контролируемого изделия, вилка скреплена с рычагом, установленным с возможностью поворота на каретке, на вилке с возможностью поворота на осях смонтирована рамка, в которой на осях с возможностью поворота установлена плита, на плите с возможностью осевого перемещения смонтирована пластина, подпружиненная относительно нее и несущая подпружиненную относительно нее рамку, предназначенную для установки датчика, при этом на поверхности рамки, обращенной к изделию, установлены опоры, предназначенные для контакта с контролируемым изделием. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения качественного ультразвукового контроля продольных и поперечных сварных и паяных швов. 3 ил.

Использование: для контроля качества сварки металлических деталей. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют ультразвуковое зондирование деталей в окрестности сварки, прием и оценку отраженных ультразвуковых сигналов, при этом дополнительно оценивают отраженные ультразвуковые сигналы от структурных неоднородностей металла деталей в зоне термического влияния и настраивают чувствительность ультразвукового дефектоскопа относительно уровня этих сигналов. Технический результат: повышение чувствительности при ультразвуковом контроле качества сварки металлических деталей. 2 ил.

Использование: для определения толщины стенки трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют толщину стенки трубопровода как функцию от положения с использованием распространения ультразвука. Используют серию прогнозных моделей, которые задают прогнозы ультразвуковых сигналов отклика как функцию от различных наборов параметров, которые являются определяющими для ультразвуковой скорости, зависящей от положения, при различных частотах звука и различном пространственном разрешении. Выполняют последовательные итерационные процессы подгонки, каждый из которых подгоняет комбинацию значений последовательного набора параметров к обнаруженным ультразвуковым сигналам отклика в соответствии с соответствующей моделью, используя подогнанные значения из предыдущего процесса подгонки для инициализации следующего набора параметров для итерационной подгонки. По меньшей мере первая модель задает прогнозы значений волновых векторов как функцию от периферического положения в последовательных кольцах вокруг указанной трубы в качестве сумм значений волновых векторов для периферических положений в предыдущем кольце, умноженных на коэффициенты распространения, используя коэффициенты распространения, зависящие от первого набора параметров. Технический результат: повышение достоверности определения толщины стенки трубопровода. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-07-10 2015-07-10T11:45:25
Наверх